未来太空安全指挥控制发展思考

本文发表于《指挥信息系统与技术》2025年第2期

作者：于靖，杨新民，印小冬，关佳兴 ，陈华洋

引用格式：于靖，杨新民，印小冬，等.未来太空安全指挥控制发展思考［J］.指挥信息系统与技术，2025，16（2）：9-14.

摘要

针对未来太空安全不断提升的规模性、时效性的需求，提出了未来太空安全指挥控制体系发展构想。首先，分析了美军太空指挥控制发展趋势；然后，以体系化、数字化、智能化为牵引，提出了天地一体、敏捷韧性的未来太空安全指挥控制体系发展构想，设计了指挥控制体系架构和技术架构；最后，阐述了多源情报在轨融合、分布式协同任务规划、太空安全资源管控和轻量化模型构建等关键技术，为未来太空安全指挥控制体系的发展提供理论基础。

0 引言

2020年6月，美国国防部在《太空防御策略》中指出：太空领域是大国竞争的中心舞台，是国家权力、繁荣和声望的重要来源和途径。2021年4月，《美国未来30年太空安全战略》指出：现今的低轨空间资源及未来以拉格朗日点为核心的地月-地日空间资源，都将对美太空战略及相关法规政策的制定产生深远的影响。

太空安全指挥控制（指控）体系是保证未来顺利开展太空科学试验、太空自由行动的核心抓手，通过综合利用天基、地基各类手段，实现对太空态势感知、指挥决策和行动控制，高效应对太空中可能发生的碰撞预警、轨道偏离等事件。现有的太空安全指控体系主要还是以地面为主，通过各类地面指控系统，远程控制太空中平台。随着未来航天技术的不断发展，太空中运行的平台数量、种类将不断增加，仅仅依靠地面指控系统将难以满足未来太空安全的高效性和时效性要求。

本文分析了未来太空安全指控体系的发展趋势，提出了天地一体、敏捷韧性的未来太空安全指控体系发展构想，设计了指控体系架构和技术架构，并阐述了多源情报在轨融合、分布式协同任务规划、太空安全资源管控和轻量化模型构建等关键技术，为未来太空安全指控体系的发展提供理论基础。

1 美军太空安全指控发展趋势

美军于2019年成立太空军，整合陆军、空军及情报界与盟军太空资产，完成了太空力量的重组。在现役联合太空作战中心任务系统（JMS）、预研项目霍尔马克系统（Hallmark）等太空指挥系统，以及Palantir公司推出的元星座（meta constellation）行星级卫星控制系统基础上，并行推动企业级太空作战管理与指控系统（ESBMC2）、太空作战指控（Space C2）、企业级地面服务（EGS）架构，以及扩散型作战部队太空架构（PWSA，原为国防太空架构NDSA）7层架构的研制。

1.1 地基指控统合

JMS是联盟太空作战中心和国家太空防御中心的主用系统，目前已完成增量2功能升级（共分3个阶段，增量3升级已与ESBMC2合并研制），实现了太空目标的快速探测、跟踪与高精度定轨编目，可识别卫星离轨、再入和发射等活动，完成太空威胁分析；形成太空作战统一态势，并能按需生成用户自定义作战图（UDOP）；自动生成作战指令，在动态/对抗环境中指控太空作战力量。

2014年，美国空军提出EGS，其架构如图1所示。EGS旨在整合大部分卫星地面系统，实现指控系统间互通信、地面任务系统间互操作。其主要特点是消除烟囱、提供统一通用服务。目前已完成原型系统的测试验收，证明了开放架构是合适的发展思路，计划2028年完成所有相关卫星项目的迁移。

图1 企业级地面服务（EGS）架构

美军瞄准可能的太空冲突，加强各类传感器、平台的连通集成，提升太空体系的一体化战场管理和指控能力。2018年正式开始立项研制的Space C2系统，其核心组成部分是ESBMC2项目。该作战管理包含各种任务分配功能、数据环境、指示和警告（I&W）、频谱分析、天体动力学和其他近实时功能，对传统的太空编目进行高精度调整，以确保太空流量管理的数据质量。作战管理领域包含的2大主要元素为：1) 非传统作战数据环境（NODE）。NODE旨在管理在格式、时间密度、准确性和可用性等方面具有差异性的数据。NODE采用模式学习工具的行为特征，以整合来自各种来源的太空态势感知信息并消除信息间的冲突；NODE不仅收集太空监视网络（SSN）数据，还收集非传统来源的数据，包括商业和政府的光学和雷达传感器数据。2) 动态任务分配。紧急太空事件需从太空监视网络中集中地收集数据。动态任务分配寻求在数分钟内重访近地轨道（LEO）和地球同步地球轨道（GEO）常驻太空物体（RSO）的算法和概念，且与传统传感器能够兼容。算法性能指标包括：a) 重访各种轨道状态（近地轨道、高地轨道、中地轨道（MEO）、高椭圆轨道（HEO）和地球同步轨道（GEO））的时间；b) 传统编目能力的性能下降程度。

1.2 天基指控拓展

2019年，美启动NDSA项目（2023年更名为PWSA），聚焦发展实时的全球感知和连通性、天基综合感知以及基于全域感知的指挥、控制和执行能力，构建韧性分布式太空体系架构。如图2所示，该架构包括传输层、跟踪层和战斗管理层（BMC3）等7层。

图2 美军国防太空架构

图2中，BMC3是整个架构的大脑与核心；BMC3层对应的就是指控。在规划中它将具备以下4种能力：1) 以天地一体为基本思想，BMC3模块驻留于未来卫星平台，依托传输层能力，构建天地一体指控体系，以软件定义卫星能力；2) 以敏捷、弹性为共性特点，通过BMC3层统一调度各类天地传感器、武器和导航等航天作战要素，实现分布式指控能力，构建敏捷、弹性的太空能力；3) 以智能化为核心特征，BMC3层整合NDSA其余6个功能层的能力，通过指挥控制、任务分配、任务处理和分发提供智能化天基战斗管理能力，加速闭环战役级时敏杀伤链，为作战人员应对各种新兴威胁提供保障；4) 以模块化设计为基本架构，遵循模块化开放式体系架构，兼容老旧卫星与传感器系统，提前规划未来星座能力集成，确保军民商卫星资源的融合应用，为航天指挥信息系统能力生成提供快速迭代的平台支撑。

1.3 智能化指控发展

美军以领先一代为基本理念，正在将人工智能、大数据等先进技术融入指控体系，通过智能引领，以更快处理信息、理解态势、决策并执行打击，加速提升太空指控效能，保持太空领域长期优势。

美国国防部高级研究计划局（DARPA）主持的Hallmark项目就是探索将智能化技术在太空作战指控中落地应用的成功案例，该项目包含一个人机交互的智能化指控系统验证与评估环境，及一套应用了人工智能和大数据等先进技术的太空指控工具集。目前，该系统已完成研究和部署开始使用，其功能包括：实现太空复杂动态信息自动化展现和有效共享态势感知；描述所有轨道面上的空间事件，可自动识别意图、研判评估威胁与影响；可智能化推荐威胁应对措施，便于指挥员更好地理解和运用太空作战力量。

元星座是美国大数据分析公司Palantir开发的一款具备自学习能力的航天侦察综合运控系统，包含部署于地面后台处理中心的人机交互平台、星载AI处理模块，及Skykit移动便携式终端。人机交互平台负责接收用户请求，根据卫星星座的能力、时空位置等进行智能筹划、任务智能分配；星载AI处理模块在轨完成侦察数据处理生成情报产品（应用AI微模型秒级完成目标识别检测与定位）；Skykit移动便携式终端基于侦察情报产品，完成深度融合分析提供决策支持。截至目前，元星座已整合接入了数百颗卫星，具备森林和海洋等地形分割，以及飞机、舰船和地面目标识别等AI微模型在轨处理能力，极大提升了对时敏目标的发现跟踪能力，在俄乌战争中得到了应用。元星座体系总体架构如图3所示。

图3 元星座体系总体架构

2 未来太空安全指控架构发展设想

2.1 体系架构

本文瞄准天基体系化服务和博弈环境下指控需求，以天地一体、敏捷韧性为目标，采用数字化和智能化技术，进行体系架构优化设计。通过沉淀共性能力、建立开放架构，将天基各类传感器、防卫资源数字化入网，构建天地一体的太空指控云，转变指控系统架构和运行模式，提高体系通联、动态闭环、自主规划、快速响应的观察—判断—决策—行动（OODA）闭环能力。未来太空安全指控体系架构如图4所示。

图4 未来太空安全指控体系架构

2.2 技术架构

按照资源数字化、管控智能化和天地一体化的理念进行设计，太空指控云采用一切皆资源的理念进行数字化建模，并统一进行管理，形成天基数字资源池。天基信息融合基于太空指控云中感知节点获取的侦察信息，结合地面指控发送的情报信息进行天基信息融合，实现天基情报一体。实时行动控制根据天基融合信息以及当前资源状态进行临机决策和指控。依托地基智能训练生长环境，对智能模型不断演进。在任务空闲时，依托持续交付/持续部署平台，智能模型持续上注卫星星座，实现卫星智能模型的更新升级。未来太空安全指控体系技术架构如图5所示。

图5 未来太空安全指控体系技术架构

3 未来太空安全指控关键技术

3.1 多源情报在轨融合

传统太空安全指控体系采用卫星采集数据下传+地面融合处理的工作方式，受地面站位置及星地链路数传速率限制，信息感知及后续决策制定的时效性低，难以满足时敏目标检测识别的任务需求。当前，卫星平台正在从单星独立工作模式走向多星组网协同工作模式。多源情报在轨智能融合采用分级融合的思路，通过卫星数据各自在轨处理、多源卫星数据在轨特征级融合处理与决策级融合处理，最终形成蕴含关键信息的低维数据，其架构如图6所示。1) 数据层在轨处理算法以多源卫星原始数据、原始图像为输入，信息损失较小，对星上计算能力、星间数传能力有很高要求，对多源卫星数据模态的一致性要求较高；2) 特征层融合算法以多源卫星数据各自处理得到的一些关键特征参数矢量为输入，以一定的信息损失为代价，对从各数据中提取出的有价值、低维度特征信息进行融合，显著降低了对星上计算能力、星间数传能力的要求；3) 决策层融合算法以多源卫星各自处理得到的决策结果为输入，能够更好地适应多源异构卫星数据，进一步降低对星上计算能力和星间数传链路能力的要求，综合空间目标识别对识别结果准确度及时效性的要求，采用特征层融合算法进行融合。

图6 多源情报在轨智能融合架构

3.2 分布式协同任务规划

由于受到卫星轨道、载荷参数、平台机动、太阳光照角和空间环境等因素的影响，一旦目标数量提升，任务时段缩减，多卫星任务规划的优化空间将呈爆炸性增长。为了充分利用卫星资源，在有限的时间内快速决策获得最大打击效果，需结合任务目的对卫星资源进行统筹。与传统的地面集中式规划思路不同，本文将每颗卫星视为具备理性决策能力的个体，利用局部信息参与全局博弈，通过多轮交互迭代，以达到当前博弈中的纳什均衡为终止条件，最终给出一个全局较优的任务规划结果。多星分布式自主任务规划模型架构如图7所示。

图7 多星分布式自主任务规划模型架构

3.3 太空安全资源管控

对各类太空域资源进行数字化入网和服务化封装，形成资源能力服务池，实现资源可发现、可共享、可组合。太空安全资源管控架构如图8所示。通过网络化资源管控体系，对太空域的3类资源（天地基装备资源；卫星、测控站网和通信频段等能力资源；信息支援情报保障产品等信息资源）实现资源状态和资源信息的实时接入，进行资源的数字化入网和服务化封装，构建太空资源能力服务池，提供跨指挥所、跨业务的网络化资源状态掌握、资源一体化管理、规划和调度能力，实现资源可发现、可共享、可查询、可推荐，开展资源能力计算，实施资源组合方案优选，消解资源共用冲突，提供面向任务的资源自主推荐能力。

图8 太空安全资源管控架构

3.4 轻量化模型构建与上注部署

依托地基大算力平台打造智能训练生长环境，能够通过地基智能生态的不断训练使得相关模型与技术不断正向演进，然后将智能模型持续上注至卫星星座。然而，由于智能模型依托于大数据训练，无法达到持续更新的实时性要求；另外，天基计算资源有限，无法支撑智能模型的持续更新，这就难以满足天基模型持续智能演进的需求。目前，智能模型趋向于轻量化，通过对网络进行裁剪优化，在不降低智能模型识别精度的情况下，使得模型不断轻量化，从而可以满足微模型持续上注部署的要求。另外，构建持续交付/持续部署平台，用于在各类环境中管理和部署模型，从而简化和自动化模型持续部署的过程。轻量化微模型构建与部署如图9所示。

图9 轻量化微模型构建与部署

4 结束语

本文通过分析美军太空指控在地基统合、天基拓展和智能化发展情况，阐述了未来太空安全指控体系体系化、数智化的发展趋势；提出了天地一体、敏捷韧性的未来太空安全指控体系发展构想，设计了指控体系架构和技术架构，并阐述了多源情报在轨融合、分布式协同任务规划、太空安全资源管控和轻量化模型构建等关键技术，可为未来太空安全指控体系的发展提供理论基础。

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